DE2638944A1

DE2638944A1 - Magnetisch betaetigte reibungskupplung oder -bremse

Info

Publication number: DE2638944A1
Application number: DE19762638944
Authority: DE
Inventors: Rudolf Schneider
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1976-08-28
Filing date: 1976-08-28
Publication date: 1978-03-02
Also published as: SE7709624L; ES460851A1; FR2363027A1; FR2363027B1; IT1080083B; SE431781B; CH618243A5; GB1586180A

Description

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ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN Aktiengesellschaft
Friedrichshafen

Magnetisch betätigte Reibungskupplung oder -bremse

Die Erfindung betrifft eine magnetisch, betätigte Reibungskupplung oder -bremse, die in stromlosem Zustand reibschlüssig ist und elektromagnetisch gelüftet wird.

Im Zusammenbau mit Elektromotoren, insbesondere für Hebezeuge sind elektromagnetisch ltiftbare Federdruckbremsen bekannt. Bei diesen Bremsen dient der Elektromagnet lediglich zum Lüften der Bremsen, wobei eine· Hälfte der Bremse gegen den Federdruck durch Axialverschiebung von der zweiten abgehoben wird. Da der EIektromagnet hierbei über einen mit dem Verschleiß des Bremsbelags zunehmenden Luftspalt wirkt, muß die Kraft der Bremsfeder so gewählt werden, daß die Zugkraft des Elektromagnets auch bei maximalem Luftspalt, der ein Mehrfaches des Anfangswertes betragen kann, zum Lösen ausreicht. Dadurch ergibt sich bei den bekannten magnetisch lüftbaren Federdruckbremsen eine ungünstige Ausnutzung des magnetischen Systems.

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De sw eiteren wird bei ¥-er schleiß des Reibbelags, durch die damit verbundene Änderung des Verschiebeweges, sowohl eine Verlängerung der Reaktionszeit als auch eine Änderung des !Bremsmoments eintreten und schließlich die Gefahr von Fehlbremsungen entstehen, wenn die rechtzeitige Nachstellung versäumt wird.

Daher wurden magnetisch "betätigte Kupplungen oder Bremsen geschaffen, bei welchen der Dauermagnet im Anker vorgesehen wurde, dabei zum Schließen der Kupplung/Bremse dienend, während der Elektromagnet im oftsfesten Teil vorgesehen, zum öffnen der Kupplung/Bremse benützt wird. Der Einbau des Dauermagneten in den Anker verursacht große Ankermassen, welche ihrerseits große Ansprechzeiten als Folge haben.

Es ist auch vorgeschlagen worden (siehe DT-PS 1 067 267 Spalte 3» Abs. 1) den Elektromagneten und den Dauermagneten zusammen in der ortsfesten Hälfte einer Bremse anzuordnen, wobei zur -Abstoßung der beiden Reibhälften eine relativ weiche Feder verwendet wird. Dieser Ausführung wurden jedoch negative Eigenschaften zugeschrieben, wie die Verringerung der Anziehung des Dauermagneten um die Federkraft, wodurch eine Verlängerung der Reaktionszeit stattfinden soll. Heutigen Erkenntnissen nach haben sich diese Ausführungen als nichtig erwiesen.

Bekannt sind desweiteren elektromagnetisch betätigte Reibungskupplungen/Bremsen (DT-OS 1 964 311) bestehend aus

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einem feststehenden, mit einer Magnetspule versehenen Magnetkörper, aus einer aus zwei konzentrischen, voneinander getrennten Ringen, einer Ringfeder und einem angetriebenen anzutreibenden Bauteil bestehenden Ankerscheibe, und aus einer drehbar gelagerten, zwecks Doppeldurchflutung magnetisch, isolierten Einsatzteil versehenen Leitscheibe. Diese bekannten Kupplungen/Bremsen haben den Vorteil eines relativ hohen übertragbaren Drehmoments bei kurzer Einsehaltzeit und kleiner kompakter Bauweise. Bei Stromausfall jedoch öffnet die Kupplung/Bremse, was eine relativ hohe Unfallgefahr bedeutet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine magnetisch betätigte Reibungskupplung oder -bremse zu schaffen, welche bei einfacher, kompakter Bauweise eine hohe Anzugskraft, also ein hohes übertragbares Drehmoment, sehr kurze Ansprechzeiten, als auch eine hohe Betriebssicherheit besitzt.

Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Die Reibungskupplung/Bremse nach der Erfindung besteht im wesentlichen aus einem Kupplungskörper, in welchem ein Dauermagnet zum Schließen und ein Elektromagnet zum Öffnen der Kupplung/Bremse vorgesehen ist, aus einer Kupplungsscheibe

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die zwecks Doppeldurchflutung in bekannter V/eise einen magnetisch isolierten Einsatz und zwecks Verminderung der magnetischen Steuflüsse in seiner Nabe eine unmagnetische Einlage besitzt, und aus einem an sich bekannten Anker, dessen Ankerscheibe aus zwei getrennten konzentrischen Ringen besteht und am Mitnehmer des Ankers über eine Ringfeder, welche zum Zurückholen der Ankerscheibe dient, befestigt ist. Der Dauermagnet ist vorteilhafterweise ein Oxyd-Dauermagnet, dessen Kraftlinien über den Magnetkörper in den Rotor (Anker), bzw. in die Bremsscheibe geführt werden. Rotor und Bremsscheibe besitzen vier auf die zweitalige Ankerscheibe abgestimmte Pole, deren Querschnitt so klein gehalten ist, daß annähernd die Sättigungsinduktion erreicht wird, während die Induktion im Dauermagneten nur etwa 15 bis 20 $ der Eisen Sättigung beträgt. Die Kupplung oder Bremse arbeitet mit reiner Polflächenreibung, also ohne Arbeitsluftspalt. Wird die Magnetspule so erregt, daß diese ein Gegenfeld aufbaut, so werden die Feldlinien des Dauermagneten so weit abgedrängt, daß in allen vier Polflächen eine Induktion gleich Null erreicht wird. Die Rückzugskraft der Ringfeder öffnet dann die Kupplung oder Bremse. Der Dauermagnet wird dabei nicht entmagnetisiert, daß dieser Vorgang beliebig oft wiederholbar ist ohne den Magneten zu schwächen.

Ein sehr großer Vorteil der Kupplung/Bremse nach der Erfindung ist ihr Aufbau als Ruhestromkupplung, also ihre

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- r - G

Übertragung des Drehmomentes ohne angelegte Spannung, somit sehr wichtige Betriebssicherheitsbestimmungen erfüllend.

Durch die Doppeldurchflutung, als auch durch die Vermeidung der magnetischen Streufltisse mit Hilfe zusätzlicher magnetischer Isolationen, ergibt sich eine sehr hohe Anzugskraft, folglich ein relativ hohes übertragbares Drehmoment.

Durch die geringen Ankermassen wird eine sehr schnelle Ansprechzeit erreicht.

Alle diese Torteile sind in der Kupplung/Bremse nach der Erfindung in einer sehr gedrungenen Bauweise mit überraschend kleinen Anmessungen vereinigt. Außerdem können diese Geräte ohne Aufwand spielfrei gebaut werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden
Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Kupplung zeigt. Es zeigen:

Pig. 1 eine Kupplung nach der Erfindung in stromlosem
Zustand (geschlossen)

Fig. 2 eine Kupplung nach der Erfindung mit erregter
Elektromagnet-Spule (geöffnet).

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Ein Magnetkörper 2 mit einem Dauermagneten 3_f der Spule eines Elektromagneten 5 und einem unmagnetischen Einsatz 4 "bilden zusammen den ortsfesten Teil einer Kupplung 1. Eine aus zwei getrennten, konzentrischen Ringen zusammengesetzte Ankerscheibe 12 ist über eine Ringfeder 11 in bekannter Weise an einem Mitnehmer 18 drehfest angebracht, einen Anker 19 bildend. ^r

Zwischen dem ortsfesten Kupplungsteil und dem sich drehenden Anker 19 ist eine Kupplungsscheibe 15 axial unverschieblich und drehbar vorgesehen. Die Kupplungsscheibe 15 besteht zwecks Doppel durchflutung in bekannter Weise aus einer leitscheibe 8, einer unmagnetischen Einlage 9 mit einem Einsatz 10 und einer Nabe 17. In der Nabe 17 ist erfindungsgemäß.eine im wesentlichen konzentrisch zur Naben achse angeordnete unmagnetische Einlage vorgesehen. In stromlosem Zustand 25 der Spule des Elektromagneten 5 werden die magnetischen Kraftlinien, des Dauermagneten 3 den Verlauf 26 haben. In erregtem Zustand 24 der Spule besitzen die magnetischen Kraftlinien des Dauermagneten 3 einen Verlauf 22, während die Kraftlinien des Elektromagneten 5 einen Verlauf 21 aufweisen.

Die Kupplung nach der Erfindung funktioniert folgendermaßen:

In stromlosem Zustand 25 der Kupplung 1, wie in Fig. 1 zu sehen, besitzt der Dauermagnet ein Kraftfeld dessen .Kraft-""

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- r-

linien, gezwungen durch die Form des Magnetkörpers 2 mit seinem unmagnetischen Einsatz 4, durch die Form der Kupplungsscheibe 15 und die Bauweise der Ankerscheibe 12, den Verlauf 26 aufweisen. Die Anker scheibe 12 ist angezogen, den Anker 19 mit der Kupplungsscheibe 15 reibschlüssig verbindend. Die Kupplung 1 ist geschlossen, eine Drehmomentübertragung kann stattfinden .

Wird der elektrische Strom eingeschaltet, so erhält man den Zustand mit erregter Spule 24, wie in Fig. 2 zu sehen. Der Elektromagnet 5 erhält ein magnetisches Feld dessen Kraftlinien mit dem Verlauf 21 die Kraftlinien des Magnetfeldes des Dauermagneten 3 so weit abdrängen, daß sie den Verlauf 22 annehmen, zugleich in allen Polflächen der Kupplungsscheibe 25 eine Induktion gleich Hull schaffend. Da keine magnetische Anzugskraft mehr vorhanden, löst sich die Ankerscheibe 12 von der Kupplungsscheibe 15 und wird durch die Ringfeder 11 zum Mitnehmer hin- zurückgezogen. Die Kupplung ist geöffnet.

Die unmagnetische Einlage 16 in der Nabe 17 kann erfindungsgemäß hergestellt werden, indem zwischen zwei konzentrisch ineinander liegenden Teilen zwischen denen ein Zwischenraum in. Größe und Form der Einlage vorgesehen wurde, das gewünschte unmagnetische Material eingeschmolzen wird.

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Durch die erfindungsgemäße unmagnetische Einlage in der Nabe 17 der Kupplungsscheibe 15 und den unmagnetischen Einsatz 4 im Magnetkörper 2 werden die magnetischen Streuflüsse maximal verringert, somit eine optimale Nutzung des Bau ermagn etfeld es erlaubend.

Die Bedeutung der Erfindung liegt darin, eine neue Ruhestromküpplüng bzw. -bremse mit hohem Drehmoment und kurzer Anspruchzeit bei kleinen Abmessungen geschaffen zu haben. _o

25. 8. 1976
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Bezugszeichen

1	Kupplung	20	Magnetischer Kraftlinien	•
2	Magnetkörper	21	Verlauf
3	Dauermagnet		Magn. Kraftlinienverlauf
4-	unmagnetischer Einsatz	22
5	Spule Elektromagnet	23	Spule erregt
6		24	Spule stromlos
7		25	Magnetischer Kraftlinien
8	Leitscheibe	26	Verlauf
9	unmagnetische Einlage
10	Einsatz	27
11	Ringfeder	28
12	Ankerscheibe	29
13		30
H	•
15	Kupplungsscheibe
16	unmagnetische Einlage
17	Nabe
18	Mitnehmer
19	Anker

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Claims

Patentansprüche

1. -'Magnetisch betätigte Reibungskupplung oder -bremse mit einem feststehenden, mit einer Elektromagnetspule und einem Dauermagneten versehenen Magnetkörper, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem.in bekannter Weise aus zwei getrennten, konzentrischen Ringen zusammengesetzten Ankerscheibe (12), einer Ringfeder (11), und einem angetriebenen / anzutreibenden Mitnehmer (18) bestehenden Anker (19) und dem feststehenden Magnetkörper (2) eine in bekannter Weise mit einer Leitscheibe (8)^ einem Einsatz (10), einer unmagnetischen Einlage (9) und einer Nabe (17) ausgestatteten Kupplungs/Bremsscheibe (15) vorgesehen ist.

2. Reibungskupplung/Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nabe (17) eine im wesentlichen konzentrisch zur Nabenachse angeordnete unmagnetische Einlage (16) vorgesehen ist.

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T-PA Pe/sz

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